UPHDYO2013 Hızlandırıcı Fiziği POISSON SUPERFISH - Giriş durgun elektrik, durgun magnetik ve RF alanları üzerine tasarımlarda kullanılan programlar topluluğu Dr. Öznur METE Hızlandırıcı Fizikçisi The University of Manchester The Cockcroft Institute of Accelerator Science and Technology e-posta: oznur.mete@cockcroft.ac.uk www: www.cern.ch/omete Poisson Superfish http://laacg1.lanl.gov/laacg/services/download_sf.phtml CERN’de Bilim Saati - LHC 2 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar CERN’de Bilim Saati - LHC 3 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Hızlandırıcılar elektrik ve magnetik alanlar kullanılarak yüklü parçacıkların istenilen özelliklerde kümelendirildiği ve hızlandırıldığı düzeneklerdir. CERN’de Bilim Saati - LHC 3 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Hızlandırıcılar elektrik ve magnetik alanlar kullanılarak yüklü parçacıkların istenilen özelliklerde kümelendirildiği ve hızlandırıldığı düzeneklerdir. Enerji = 1 eV - - + 1 Volt Plakalar arasındaki elektriksel gerilime bağlı olarak bir elektriksel kuvvet alanı uyarılır. CERN’de Bilim Saati - LHC 3 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Hızlandırıcılar elektrik ve magnetik alanlar kullanılarak yüklü parçacıkların istenilen özelliklerde kümelendirildiği ve hızlandırıldığı düzeneklerdir. Enerji = 1 eV - - + 1 Volt Plakalar arasındaki elektriksel gerilime bağlı olarak bir elektriksel kuvvet alanı uyarılır. CERN’de Bilim Saati - LHC 3 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar ‣Modern hızlandırıcılar yüksek enerjilere çıkmak için, güçlü RF (radyo-frekansı) sistemler kullanır. CERN’de Bilim Saati - LHC 4 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar ‣Modern hızlandırıcılar yüksek enerjilere çıkmak için, güçlü RF (radyo-frekansı) sistemler kullanır. Hız, V Yüzey Dalgası CERN’de Bilim Saati - LHC 4 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar ‣Modern hızlandırıcılar yüksek enerjilere çıkmak için, güçlü RF (radyo-frekansı) sistemler kullanır. Hız, V Yüzey Dalgası CERN’de Bilim Saati - LHC 4 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar ‣Modern hızlandırıcılar yüksek enerjilere çıkmak için, güçlü RF (radyo-frekansı) sistemler kullanır. Hız, V Yüzey Dalgası CERN’de Bilim Saati - LHC 4 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Parçacık demetinin yörüngesini magnetik alanlar kullanarak belirliyoruz. Dairesel Yörünge için koşul FLorentz = Fmerkezcil CERN, PS 1959 CERN’de Bilim Saati - LHC 5 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Parçacık demetinin yörüngesini magnetik alanlar kullanarak belirliyoruz. Dairesel Yörünge için koşul FLorentz = Fmerkezcil CERN, PS 1959 CERN’de Bilim Saati - LHC 5 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Parçacık demetinin yörüngesini magnetik alanlar kullanarak belirliyoruz. Dairesel Yörünge için koşul FLorentz = Fmerkezcil CERN, PS 1959 CERN’de Bilim Saati - LHC 5 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Parçacık demetinin yörüngesini magnetik alanlar kullanarak belirliyoruz. Dairesel Yörünge için koşul FLorentz = Fmerkezcil CERN’de Bilim Saati - LHC 5 CERN, PS 1959 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Parçacık demetinin yörüngesini magnetik alanlar kullanarak belirliyoruz. Eğici Mıknatıs Dairesel Yörünge için koşul DİPOLE-ÇİFT KUTUPLU FLorentz = Fmerkezcil CERN’de Bilim Saati - LHC 5 CERN, PS 1959 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Parçacık demetinin yörüngesini magnetik alanlar kullanarak belirliyoruz. Eğici Mıknatıs Dairesel Yörünge için koşul DİPOLE-ÇİFT KUTUPLU FLorentz = Fmerkezcil CERN’de Bilim Saati - LHC 5 CERN, PS 1959 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu Hızlandırıcılar Parçacık demetinin yörüngesini magnetik alanlar kullanarak belirliyoruz. Eğici Mıknatıs Dairesel Yörünge için koşul DİPOLE-ÇİFT KUTUPLU CERN, PS 1959 FLorentz = Fmerkezcil Odaklayıcı Mıknatıs QUADRUPOLE-DÖRT KUTUPLU CERN’de Bilim Saati - LHC 5 CERNTR - CERN’de Türkçe Fizik Forumu UPHDYO İçindekiler ‣ ‣ POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ Kurulum ve yardımcı dosyalar/altdosyalar ‣ Poisson Superfish kapsamındaki kodlara genel bir bakış ‣ Problem değişkenleri ‣ Başlatma (initiation) dosyası Programı nasıl çalıştıracağız? ‣ Etkileşimli ‣ Toplu ‣ 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH iş dosyası ile Notlar ‣ Terimce ‣ Ders kapsamında üzerinde çalışacağımız gerçek hayat tasarımı: ‣ RF kovuk tasarımı Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 6 POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Kurulum ve yardımcı belgelikler/alt-belgelikler ‣ Poisson Superfish LAACG (Los Alamos Accelerator Code Group) altında geliştirilip dağıtılan, durgun magnetik, durgun elektrik ve RF alanlar içeren problemleri, 2 boyutlu Cartesian koordinatlarda ya da eksensel bakışımlı silindirik koordinatlarda çözmek için kullanılan bir programlar topluluğudur. ‣ Windows ortamında Lahey/Fujitsu Fortran derleyicisi varlığında çalışır. ‣ Bilgisayarınıza SUPERFISH kuruğunuzda “LANL” adında bir belgelik altında çeşitli alt- belgelikler oluşacaktır. Bunlara bir göz atalım: Belgelik Açıklama LANL Los Alamos kod dağıtımı için ana belgelik (root). LANL\DeveloperFiles Bu kodu geliştirecekler için sunulmuş belgelik. LANL\Docs Çeşitli yardımcı dosyaların bulunduğu belgelik. LANL\Examples Örnek girdi dosyalarının bulunduğu belgelik. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 7 POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Kurulum ve yardımcı belgelikler/alt-belgelikler ‣ Poisson Superfish LAACG (Los Alamos Accelerator Code Group) altında geliştirilip dağıtılan, durgun magnetik, durgun elektrik ve RF alanlar içeren problemleri, 2 boyutlu Cartesian koordinatlarda ya da eksensel bakışımlı silindirik koordinatlarda çözmek için kullanılan bir programlar topluluğudur. ‣ Windows ortamında Lahey/Fujitsu Fortran derleyicisi varlığında çalışır. ‣ Bilgisayarınıza SUPERFISH kuruğunuzda “LANL” adında bir belgelik altında çeşitli alt- belgelikler oluşacaktır. Bunlara bir göz atalım: LANL\Examples belgeliğindeki alt-belgelikler: Alt-belgelik Açıklama CavityTuning Hızlandırıcı kovukları için özdevinimli (automated) ayar programları. Electrostatic Poisson ve Pandira türü durgun elektrik alan problemleri Magnetostatic Kalıcı magnetleri de içerecek şekilde, Poisson ve Pandira durgun magnetik alan problemleri. PlottingCodes Çeşitli genel amaçlı çizim programları ile ilgili örnekler. RadioFrequency Fish ve CFish türü radyo frekansı kovuğu ve dalga kılavuzu problemleri. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 8 POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Kurulum ve yardımcı belgelikler/alt-belgelikler LANL\Docs belgeliğindeki alt-belgeliklerden bazıları: Alt-belgelik Açıklama SFPHYS1 Durgun elektrik ve magnetik alanların kuramı. SFPHYS2 Durgun elektrik ve magnetik alanların özellikleri. SFPHYS3 Sınır koşulları ve bakışımlar. SFPHYS4 Poisson ve Pandira’nın kullanıldığı sayısal teknikler. SFPHYS5 RF kovuk tasarımı. SFCODES Autofish, Automesh, Fish, ve CFish, Poisson ve Pandira hakkında bilgiler. SFCODES2 Özdevinimli ayar programları hakkında bilgiler. SFCODES3 Çizim programları, Quickplot ve Tablplot ile bazı başka yardımcı programlar hakkında bilgiler. SFEXMPL1-2-3 Poisson Superfish hakkında LANL\Examples belgeliğinde verilmiş örneklerin açıklamaları. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 9 POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Poisson Superfish kapsamındaki kodlara genel bir bakış Ayrıntılı açıklamalar SFCODES dosyalarında bulunmaktadır. Burada sadece ders boyunca kullanacağımız kodlarla ilgili kısa açıklamalara yer verilecektir. ‣ Fish Radyo frekansı için çözücü programdır. Girdi dosyasında KPROB = 1 olarak belirtilmiş problemler için Automesh’ten sonra çalışır. Kod Automesh tarafından oluşturulmus ikili sistemdeki dosyayı okur ve çözüm dizisini bunun içine yazar. Fish çıktı olarak, OUTFISH.OUT dosyasının içine problem değişkenleri, her bölge için malzeme özellikleri, rezonans taramasının (frekans taraması) bir kaydını ve çalışma boyunca program tarafından hesaplanmış çeşitli niceliklerin bir listesini yazar. OUTFISH.TXT genellikle varsa hata mesajlarını ve/veya bazı önerileri de içerecektir. ‣ CFish RF alanlar, elektriksel ve magnetik geçirgenlik için karmaşık değişkenler kullanan Fish kodu çeşididir. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 10 POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Poisson Superfish kapsamındaki kodlara genel bir bakış Ayrıntılı açıklamalar SFCODES dosyalarında bulunmaktadır. Burada sadece ders boyunca kullanacağımız kodlarla ilgili kısa açıklamalara yer verilecektir. ‣ Poisson Durgun alanlar için çözücü programdır. Girdi dosyasında KPROB = 0 olarak belirtilmiş problemler için Automesh’ten sonra çalışır. Kod Automesh’in başlattığı ikili sistem dosyasını okur ve aynı dosyaya çözümleri yazar. Çözüm her çokgen ağ noktaso için skaler ya da vektör potansiyelden oluşur. Poisson tüm çıktılarını OUTPOI.TXT adında bir dosyaya yazar. ‣ SFO Bir Poisson superfish ardişlemcisidir. Bu kod çözücü programlarca oluşturulmuş ikilik sistemdeki çözüm dosyasını okur. Okunan bir çözüm, çokgen ağın her noktası için, magnetik alan (RF problemleri için), vektör potansiyel (magnet problemleri için) veya skaler potansiyelden (durgun elektrik alan problemleri için) oluşur. SFO çözüm dosyasını günceller ve sonucu Automesh dosyası ile aynı isimde ancak SFO uzantısı ile yazar. Çıktı dosyası problem değişkenleri, belirlenen bölgeler boyunca alan değerleri tabloları içerir. Superfish problemleri için, SFO çıktı dosyası, güç kayıpları, geçiş zamanı çarpanı integralleri, kovuk verisinin bir özeti ve kod tarafından hesaplanan diğer nicelikleri içerir. Yerine göre hata mesajları ve uyarılar da bu dosyada verilebilir. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 11 POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Poisson Superfish kapsamındaki kodlara genel bir bakış Ayrıntılı açıklamalar SFCODES dosyalarında bulunmaktadır. Burada sadece ders boyunca kullanacağımız kodlarla ilgili kısa açıklamalara yer verilecektir. ‣ SF7 SF7, çizgiler, yaylar, dörtgen ızgaralar veya kullanıcı tanımlı eğriler üzerindeki alanlar için ara değer saptama (interpolation) yapan bir ardişlemcidir. Bu kod çözücü programlarca oluşturulmuş ikilik sistemdeki çözüm dosyasını okur. Okunan bu çözüm çokgen ağın her noktası için, magnetik alan (RF problemleri için), vektör potansiyel (magnet problemleri için) veya skaler potansiyel (durgun eektrik alan problemleri için) oluşur. Kod, problem geometrisinin belirlenen bölgesi için, ara değerleri hesaplanmış alan değerlerini OUTSF7.TXT dosyasına yazar. SF7 2 boyutlu alan haritalarını Parmela ve EGUN programları için ayrıca bir çıktı dosyasında yazabilir. Burada sadece ders boyunca kullanacağımız kodlarla ilgili kısa açıklamalara yer verilmiştir. Gelecekte Poisson Superfish kodlarından diğerlerini farklı amaçlar için kullanmanız gerekebilir. İşte bu durumda programın kullanım kılavuzuna göz atmayı unutmayın! Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 12 POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Problem değişkenleri Poisson Superfish kodlarının paylaştığı bir takım problem değişkenleri vardır. Bunlar ikili sistemdeki çözüm dosyasında saklanır. Bu değişkenler, problemin kurulumu ve seçeneğe bağlı hesaplamalarla ilgili bilgiler içerirler. Bu parametrelerin çoğu Automesh girdi dosyasındaki “REG namelist” bölümünde belirtilir. Değerleri belirtilmediği durumda Automesh tüm bu değişkenlere varsayılan değerlerini atayacaktır. RF kovuk tasarımı örneğinde kullanacağımız girdi dosyasının “REG namelist” bölümü. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 13 POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Problem değişkenleri Benzetim programları ile ilgili tüm parametreler ezberlenmeye çalışılmamalıdır! Tasarlayacağınız sistem ve üzerinde çalışacağınız problem ile ilgili parametreleri, değişkenleri hem kullanım kılavuzundan hem de örnekler belgeliğindeki benzeri örneklerden yararlanarak kullanacağınız zaman belirlemeli ve işlevlerini öğrenmelisiniz. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 14 POISSON SUPERFISH ile tanışma Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH 15 POISSON SUPERFISH ile tanışma Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH 16 UPHDYO İçindekiler ‣ ‣ POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ Kurulum ve yardımcı dosyalar/altdosyalar ‣ Poisson Superfish kapsamındaki kodlara genel bir bakış ‣ Problem değişkenleri ‣ Başlatma (initiation) dosyası Programı nasıl çalıştıracağız? ‣ Etkileşimli ‣ Toplu iş dosyası ‣ 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ile Notlar ‣ Terimce ‣ Ders kapsamında üzerinde çalışacağımız gerçek hayat tasarımı: ‣ RF kovuk tasarımı Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 17 Programı nasıl çalıştıracağız? ‣ Etkileşimli UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ‣ Autofish girdi dosyasını (1) hazırlayalım. ‣ Bu dosyayı çalıştırmak için üzerine çift tıklayalım. ‣ Program ikinci penceredeki (2) gibi sonuç dosyaları çıkaracaktır. (1) ‣ “Poisson Superfish Solution” (çözüm) dosyasına çift tıklayalım. ‣ Aşağıda (3) görüldüğü gibi bu dosya problem geometrisini ve çözüm sonucu olan alan biçimini gösterecektir. (3) (2) Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 18 Programı nasıl çalıştıracağız? ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Etkileşimli ‣ “Poisson Superfish Solution” dosyasının üzerinde sağ tıklayarak açılan menuden SF7 alan ara değer hesaplayıcısını çağırabiliriz (1). ‣ SF7’yi çağırınca, sağ alt köşedeki etkileşim penceresi (2) açılır ve işlemi gerçekleştirmek için gereken verileri girmenizi bekler. (2) (1) Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 19 Programı nasıl çalıştıracağız? ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Etkileşimli ‣ Parmela veya EGUN programlarına girdi olarak kullanılmak üzere alan haritası isteniyorsa, seçenekler aşağıdaki gibi doldurulur. ‣ SF7 çıktı dosyasını günceller ve istenmiş ise alan haritasını .T7 uzantısı ile yaratır. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 20 Programı nasıl çalıştıracağız? ‣ Toplu UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH iş dosyası ile C:\LANL\Examples\RadioFrequency altındaki RunRF.batch dosyasından bir kesit: ... ... Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 21 UPHDYO İçindekiler ‣ ‣ 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ Kurulum ve yardımcı dosyalar/altdosyalar ‣ Poisson Superfish kapsamındaki kodlara genel bir bakış ‣ Problem değişkenleri ‣ Başlatma (initiation) dosyası Programı nasıl çalıştıracağız? ‣ Etkileşimli ‣ Toplu iş dosyası ile ‣ Notlar ‣ Terimce ‣ Ders kapsamında üzerinde çalışacağımız gerçek hayat tasarımı: ‣ RF kovuk tasarımı Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 22 UPHDYO Notlar 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Poisson Superfish tartışmalarının geçtiği e-posta listesine üye olabilirsiniz. listmanager@maillist.lanl.gov adresine bir e-posta gönderin. Mesajınızın ana gövdesinde sadece aşağıdaki komut yazsın. subscribe PoissonSuperfish_Forum Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 23 Notlar ‣ UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH kovuk modları, sayfa 399 Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 24 POISSON SUPERFISH ile tanışma UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ‣ Terimce ‣ Superfish codes / Superfish kodları İçinde kurulum programları, çokgen (mesh) üretici kodlar, çözümleyici kodlar, ardişlemciler (post-processor), ayar kodları, çizim kodları ve diğer kullanışlı dosyaların olduğu tüm bir sürüme verilen isimdir. ‣ Solver program / Çözümleyici program Bununla Fish, CFish, Poisson ve Pandira belirtilir. Çözümleyici programlar, Automesh, Autofish, CCLfish, CDTfish, DTLfish, ELLfish, MDTFish, RFQfish ve SCCfish programları tarafından kurulmuş problemlerin sonuçlarını hesaplarlar. ‣ Tuning program / Ayar programı Bunlar belli kovuk çeşitlerini istenilen rezonans frekansı için, kovuğun geometrik bir parametresini değiştirerek, ayarlayan birleşik kod paketleridir. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 25 POISSON SUPERFISH ile tanışma UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ‣ Terimce ‣ Superfish problem, Poisson problem / Superfish problemi, Poisson problemi Bu terimler poisson superfish kullanarak çözebileceğiniz iki tür problemi anlatır. “Superfish problemi” çözümü radyo frekansında bir alan dağılımına sahip bir kovuk ya da dalga kılavuzu olan problemlere denir. Superfish problemleri, Fish, CFish, Autofish gibi programlar ve CCLfish, CDTfish, ELLfish, DTLfish, MDTfish, RFQfish gibi ayar programları ile çözülür. “Poisson problemleri” ise çözümleri durgun magnetik alan ya da durgun elektrik alan olan problemleri anlatır. Bu tür problemler için çözücü programlar ise Poisson ve Pandira’dır. ‣ Post-processor / Ardişlemci Ardişlemciler, SFO, SF7, FORCE ve WSplot gibi programlardır. Bu tür programlar çözücü programların sonuçlarını okur ve bu sonuçları kullanarak yararlı nicelikleri hesaplarlar. Hepsi ortak bir alan ara değer hesaplayıcısı (field interpolator) kullanır. ‣ Plotting program / Çizim programı Çizim programları, Poisson Superfish çizim programı WSplot ve genel amaçlı çizim programları Quikplot ve Tablplot programlarını anlatır. ‣ SOR (Successive over-relaxation) / Ardıl aşırı-rahatlama Automesh’in üçgen ağ oluştururken bunların ölçülerini uygunlaştırma sırasında kullandığı bir sayısal yöntemdir. Poisson bu yöntemi potansiyel çözmek için kullanır. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 26 POISSON SUPERFISH ile tanışma UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ‣ Terimce ‣ Binary solution file / İkili sistemde çözüm dosyası Biçimlendirilmemiş ikili sistemde dosyalar, çokgen ağ bilgisi ve çözüm bilgilerini içerir. Tarihsel olarak TAPE35 olarak adlandırılır ve .T35 uzantısı ile kullanılır. Bu dosya tüm poisson superfish programları tarafından ortak olarak kullanılır. ‣ Configuration or initialization file / Biçimlendirme veya başlangıç dosyası Poisson superfish biçimlendirme dosyasında yazan ve programların nasıl çalışacağını etkileyen kullanıcı tarafından belirtilmiş özellikleri okur. Kurulum programı LANL dosyası içine önerilen ayarları içeren SF.INI dosyasını da kurulum sırasında kopyalar. ‣ Boundary conditions / Sınır koşulları Poisson denkleminin çözümü için uygun bir sınır koşulu belirlemek koşuldur. PS kodları iki türlü sınır koşulu kullanır. Birincisi, P. G. L. Dirichlet’in anısına, Dirichlet sınır koşulu olarak bilinir. Bu koşul potansiyelin her bir sınır noktasında değeri olduğunda gerçekleşir. İkincisi ise, Kç Gç Neumann anısına, Neumann sınır koşulu olarak bilinir. Bu durumda potansiyelin türevi tüm sınırlara dik doğrultuda belirtilir. ‣ Beta, b Parçacığın hızının ışık hızına oranı, v/c’dir. Dşğer bir kullanım ise Twiss (Courant-Snyder) elips parametrelerinden biri olacaktır. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 27 POISSON SUPERFISH ile tanışma UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ‣ Terimce ‣ Beta-lambda, product bl / bl çarpımı Hızı bc olan bir parçacığın frekansı f=c/l olan rezonans modun bir RF perıyodunda alacağı yolu gösterir. Doğrusal hızlandırıcı tasarımları bl terimini çoğunlukla uzunluk ölçüsü olarak kullanır. ‣ Cavity / Kovuk Kovuk, demet eksenine yakın yüksek elektrik alanlar uygulayarak demeti hızlandıracak ve boyuna eksende odaklayacak rezonant yapıları anlatmak için kullanılır. ‣ CCL Coupled-cavity linac/ Bağlaşımlı-kovuklu doğrusal hızlandırıcı. ‣CCDTL Coupled-cavity drift-tube linac/ Bağlaşımlı-kovuklu sürüklenme tüpü doğrusal hızlandırıcı. ‣ Cell / Hücre / Odacık Kovuğun tek bir boşluk içeren bölümüne denir. RFQ’lar için modulasyonun yarım dalgaboyuna karşı gelir. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 28 POISSON SUPERFISH ile tanışma UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ‣ Terimce ‣ Coupling / Bağlaşım - Elektromagnetik enerjinin bir dalga kılavuzundan bir kovuğa bağlaşımı. - Kovuklar arasındaki (mutual) karşılıklı irkilim (inductance) ya da sığa (capacitance). ‣ Coupling cell, coupling cavity / Bağlaşımlı hücre, bağlaşımlı kovuk π/2 modunda çalışan yapılar için, normal şartlarda, hızlnadırma kovuklarının arasında bulunan ve uyarılmadan kalan kovuklara denir. ‣ Gap / Boşluk Bu terim elektromagnetik alanın oluştuğu bir rezonans kovuğunda sürüklenme borularının burunları arasındaki boyuna boşluğa denir. Hücre ile değiş-tokuşlu kullanılır. Bir hücre bir hızlandırma kovuğunun tek boşluk içeren tek bir bölümüne denir. ‣ Modes / Biçimler Tekli-kovuk biçimleri genellikle (TE, Transverse electric) EE, enine elektrik ve (TM, Transverse Magnetik) EM, enine magnetik olarak verilir. TMmnp ve TEmnp gösterimleri m, n, p belirteçleri kullanılarak kovuktaki alanların örüntüsünü (pattern) gösterir. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 29 POISSON SUPERFISH ile tanışma UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ‣ Terimce ‣ Structure Modes / Yapı biçimleri Diğer bir “biçim” tanımı da tekli kovuklardan oluşmuş bir çoklu-kovuk yapısındaki uyarılmaların örüntülerini tanımlamak için geliştirildi. N tane tekli kovuğun doğrusal olarak bir zincir oluşturmasından ortaya çıkan bir yapıda alan uyarılmalarının N farklı şekli olabilir. Ancak uyarılan alanın örüntü şekli tüm kovuklar için aynıdır. Bir yapı için mümkün olan N tane uyarılma biçimine band ya da geçer-band (passband) denir. ‣ Quality factor / Nitelik Ölçütü Bir kovuk için verim ölçütüdür. Aşağıdaki ifade ile verilir. Burada, ω açısal frekans, U kovukta biriken enerji, P kovuk duvarlarında harcanan enerjidir. 100 ile 1000 MHz arasındaki çeşitli kovuklara özgü değerler; normal iletken bakır kovuklarda, 10.000 ile 50.000; üstüniletken kovuklarda ise 108 ile 1010 arasındadır. ωU Q= P ‣ RFQ Radyo frekansında dört-kutuplu magnet (radio frequency quadrupole), Kapchinskiy ve Tepliakov tarafından geliştirildi. İlk defa Los Alamos’ta yapılıp denendi. İyon demetleri için kullanılır, hızlandırma ve odaklamayı aynı andan yapma özelliğine sahiptir. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 30 POISSON SUPERFISH ile tanışma UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ‣ Terimce ‣ Shunt İmpedance / Paralel direnç Yayılan birim güç başına elde edilen hızlandırma alanını ifade eder. Hızlandırma veriminin bir ölçüsüdür. Parmila’da aşağıdaki tanım kullanılır. Bu değer üstüniletken kovuklar için geçersizdir. E02 Z= P/L ‣ Effective shunt İmpedance / Etkin paralel direnç Bu tanımda, hızlandırılan parçacıkların hızları da gözönüne alınır. Önceki tanımın geçiş zamanı çarpanının karesi ile çarpılması ile elde edilir. ZT 2 ‣ Transient time factor / Geçiş zamanı çarpanı Bu çarpanla, parçacıklar kovuk içinde hareket ederken RF alanın zamanla değiştiği de hesaba katılır. � T = Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş L/2 2πz E cos z βλ dz −L/2 � L/2 E dz −L/2 z 31 POISSON SUPERFISH ile tanışma UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH ‣ Terimce ‣ Skin depth / Kabuk kalınlığı Normal iletkenler için RF yüzey direnci kabuk kalınlığı türünden ifade edilir, 1 Rs = σδ burada, σ direncin (r) tersi olup, dc iletkenliktir. Kabuk kalınlığı aşağıdaki gibi verilir. δ= � 2 σµω ω açısal frekans, μ magnetik geçirgenliktir. Maddenin göreli magnetik geçirgenliği μr ve boş uzayın geçirgenliği μ0 türünden verilir. µ = µr µ0 Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 32 UPHDYO İçindekiler ‣ ‣ POISSON SUPERFISH ile tanışma ‣ Kurulum ve yardımcı dosyalar/altdosyalar ‣ Poisson Superfish kapsamındaki kodlara genel bir bakış ‣ Problem değişkenleri ‣ Başlatma (initiation) dosyası Programı nasıl koşturacağız? ‣ Etkileşimli ‣ Toplu ‣ 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH iş dosyası ile Notlar ‣ Terimce ‣ Ders kapsamında üzerinde çalışacağımız gerçek hayat tasarımı: ‣ RF kovuk tasarımı Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 33 RF Kovuk Geometrisi UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Birinci Hücre Yarım Hücre Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş İkinci Hücre 34 RF Kovuk Geometrisi UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH S eksenine göre bakışımlı (simetrik) olduğundan sadece bir yarısının geometrisini tanımlarız. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 35 UPHDYO SUPERFISH girdi dosyası 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 36 UPHDYO SUPERFISH girdi dosyası 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 37 22 UPHDYO SUPERFISH girdi dosyası 3 9 4 5 6 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH 10 8 7 11 13 15 14 16 12 17 2 19 1 Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 18 38 SUPERFISH girdi dosyası UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Tek bir girdi dosyası ile başlayalım. Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 39 UPHDYO Frekans tarama 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH .007 .006 .005 .004 .003 .001 0 2) k^ D( D(k^2) .002 é.001 é.002 é.003 é.004 é.005 880 900 920 940 960 980 1000 Frequency (MHz) Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 40 1020 1040 1060 1080 UPHDYO SUPERFISH çıktısı 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH 20 20 15 15 10 10 5 5 0 0 0 5 Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 10 15 20 41 25 30 35 SUPERFISH çıktısı UPHDYO 20 20 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH 15 15 10 10 5 5 0 0 0 Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 42 5 10 15 20 25 30 35 SUPERFISH çıktısı UPHDYO 2013 Hızlandırıcı Benzetim Programları: POISSON SUPERFISH Elimizde hangi dosyalar var? Dr. Oznur Mete- SUPERFISH Giriş 43
© Copyright 2024 Paperzz
